GLUTs présents dans le macrophage

La présente étude a été réalisée avec un type cellulaire spécifique, le macrophage humain et nous allons nous concentrer sur les Gluts qui s’y expriment. Fu et ses collaborateurs ont analysé les niveaux d’expression des ARNm et des protéines pour les Glut1-5 extraits à partir de lymphocytes et de monocytes d’échantillons sanguins humains ainsi que de la lignée de monocytes/macrophages THP1 (Fu et al., 2003). Ils ont observé que les monocytes expriment les protéines Glut1 et Glut3. Leur activation par du LPS induit une augmentation de l’expression protéique de Glut1. Quant à l’expression génique des Gluts dans les monocytes, l’ARNm de Glut3 est l’isoforme le plus exprimé. La différentiation des monocytes THP1 en macrophages par le phorbol- 12-myristate-13-acetate (PMA) induit une augmentation importante de l’expression protéique de Glut3 et de Glut5 ainsi que leurs niveaux d’abondances protéiques. Le niveau d’expression des ARNm de Glut5 est le

29 plus fortement exprimé dans les macrophages alors que les niveaux des ARNm de Glut3 est intermédiaire et celui de Glut1 le moins exprimé. Dans une autre étude, Malide et al. ont étudié les niveaux d’expressions et la localisation cellulaire de Glut1, Glut3 et Glut5 dans des cultures primaires de macrophage humain (Malide et al., 1998). Des analyses d’immunobuvardage de type Western ont montré que lors de la différentiation en macrophages, les niveaux d’expressions de Glut1 sont augmentés alors que ceux de Glut3 sont diminués, ce qui contredit les résultats de Fu et al. Quant à Glut5, son expression est augmentée avec un certain un délai (5 jours après le début de la différenciation de macrophages). À l’aide de la microscopie confocal, il a été démontré que chaque isoforme a une localisation cellulaire particulière. Glut1 se trouve préférentiellement au niveau de la surface cellulaire et au niveau périnucléaire dans un motif typique de recyclage d’endosomes. Glut3 est localisé essentiellement avec les vésicules intracellulaires, et ce, seulement dans les monocytes. Glut5, quant à lui, est surtout observé à la surface cellulaire et est aussi détectable à un niveau intracellulaire (Malide et al., 1998). Ni Malide et al., ni Fu et al. n’ont détecté la présence dans le macrophage du transporteur Glut4 (Malide et al., 1998 ; Fu et al., 2003).

2.4.1 GLUT1

Glut1 a été le premier Glut à être identifié en 1985 par Mueckler (Mueckler et al., 1985) dans les érythrocytes dont il compose de 3 à 5% des protéines de la membrane plasmatique. Glut1 est exprimé dans une grande variété de cellules animales et humaines avec une prépondérance au niveau des barrières endothéliales et épithéliales du cerveau, de l’œil, des nerfs périphériques, du placenta et des glandes mammaires lors de la lactation (Takata et al., 1990; Zhao, Glimm & Kennely, 1993). Au niveau des muscles squelettiques et du tissu adipeux qui sont des structures sensibles à l’insuline, Glut1 qui est localisé au niveau membranaire agit de façon coopérative avec Glut4 qui se trouve dans des compartiments intracellulaires et en réponse à l’insuline, est mobilisé vers la membrane plasmatique (Marette et al., 1992). Il a aussi été démontré par Jensen et al que Glut1 est essentiel pour le développement du cerveau des vertébrés (Jensen, Gitlin & Carayannopoulos, 2007). L’affinité de Glut1 pour le 2-déoxy-D-Glucose est de 5 mM alors que celle du glucose est de 3 mM (Vera & Rosen, 1989). L’affinité du 2-déoxy-D-Glucose proche de celle du glucose pour ses transporteurs a permis son utilisation dans la technique de transport du glucose. Les autres substrats que Glut1 peut transporter sont : le galactose, le mannose et la glucosamine (Uldry et al., 2002). Ce transporteur est l’isoforme la mieux conservée et présente une homologie que varie entre 74 % et 98 % chez les poissons, le poulet, la souris, le rat, les bovins et l’humain. La région la plus variable est située au niveau du loop1 près de l’extrémité N-terminal, région sensible à la glycosylation. (Zhao & Keating, 2007).

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2.4.2 GLUT3

GLUT3 comme son nom l’implique a été le troisième transporteur de glucose à être cloné (Kayano et al., 1988). Il a été premièrement caractérisé au niveau des neurones et la question qui s’est posée aussitôt a été de savoir pourquoi ce tissu a besoin d’un transporteur spécifique du glucose. Glut3 doit donc présenter des caractéristiques qui lui permettent de s’adapter aux besoins métaboliques et oxydatifs avec les hautes demandes en glucose des cellules nerveuses. Cette caractéristique sera confirmé lorsque les autres types cellulaires qui ont des besoins énergétiques élevés tels que les spermatozoïdes, les embryons avant implantation, les globules blancs, et une grande variété de lignées cellulaires carcinomateuses seront observées et dans lesquels Glut3 est également exprimée (Simpson et al., 2008). Il est tout de même important de noter que Glut3 possède une affinité plus forte envers le glucose que les autres membres de la classe II avec des Km plus faibles de l’ordre de 1.4 mM pour 2-déoxy-D-Glucose (Arbuckle MI et al., 1996) et de 1 mM pour le glucose (Hauguel de Mauzon et al., 1997). Glut3 est aussi capable de transporter du mannose, du galactose et du xylose mais pas de fructose. Ainsi, Glut3 présente la meilleure affinité envers le glucose que les autres membres de la classe I mais également à une capacité de transport (définie par Kcat) 5 fois plus élevée. Cette observation est très importante tenant compte du rôle de Glut3 dans le transport du glucose au niveau neuronal puisque la concentration de glucose dans l’environnement péri-neuronal est seulement de 1 à 2 mM (Simpson et al., 2008). Au niveau des cellules mononuclées, Glut3 est exprimé dans les lymphocytes, les monocytes/macrophages, les neutrophiles et les plaquettes. Un aspect très intéressant de l’expression de Glut3 dans ces cellules est qu’il est présent dans les compartiments intracellulaires alors que suivant une activation de la voie métabolique de l’insuline, il est déplacé du cytoplasme à la membrane plasmatique de la même façon que Glut4 dans le muscle et tissu adipeux blanc (Daneman et al., 1992; Estrada et al., 1994; Fu et al., 2003; Maratou et al., 2007). Suite à une stimulation des leucocytes avec du PMA ou du LPS des neutrophiles, monocytes/macrophages par le formyl-méthionyl-leucyl-phénylalanine (fMLP), des lymphocytes par la phytohémagglutinine (PHA) et des plaquettes par la thrombine, il en résulte la migration de Glut3 vers la membrane plasmique (Craik, Stewart & Cheeseman, 1995; Ferreira et al., 2003; Fu et al., 2003; Heijnen et al., 1997; Jacobs et al., 1989; Simpson et al., 2008). Dans les plaquettes, les vésicules qui contiennent Glut3 sont les granules α qui ont également le facteur d’adhésion P-sélectine et plusieurs facteurs de croissance tels que le facteur de croissance dérivé de plaquettes (PDGF), le facteur de croissance semblable à l’insuline (IGF-1) et le facteur de croissance transformant bêta (TGF-β) (Heijnen et al., 1997). De façon analogue à l’action de l’insuline dans l’adipocyte, la thrombine semble engager le recrutement des granules α par l’intermédiaire d’un mécanisme où Akt est phosphorylé par la phosphatidyl-inositol-3 phosphate kinase (PI-3) (Ferreira et al., 2003). Dans toutes ces cellules, la translocation de Glut3 se produit en réponse à une augmentation des besoins énergétiques nécessaire à une activation cellulaire (Simpson et al., 2008).

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2.4.3 GLUT5

Glut5 a été isolé à partir des banques d’ADNc de cellules intestinales épithéliales humaines (Kayano et al., 1988) et de cellules du jéjunum de lapin (Rand et al., 1993). Glut5 n’est pas un transporteur du glucose mais plutôt un transporteur du fructose avec un Km d’environ 6 mM (Burant et al., 1992). Ce transporteur n’est pas inhibé par la cytochalasine B (qui inhibe le transport des Glut1, Glut2, Glut3 et Glut4 (Bernhart, 2003)) la phlorétine ou phlorizine (qui inhibent le transport active de glucose par les cotransporteurs glucose sodium dépendants SGLT1 et SGLT2 (Chan,1962)), ce qui indique que Glut5 est un transporteur spécifique du fructose (Mate et al., 2001). Glut5 est exprimé principalement dans la région jéjunale de l’intestin grêle qui a un rôle prépondérant dans l’absorption intestinale du fructose. Il est également présent en quantités moins importantes dans les reins, les muscles squelettiques, les adipocytes blancs, les spermatozoïdes, les cellules microgliales du cerveau et les leucocytes (Uldry & Thorens, 2004). Le rôle physiologique de Glut5 dans le macrophage n’est pas encore bien compris puisque les concentrations sanguines de fructose et dans les tissus sont très faibles(concentration plasmatique de l’ordre de 31 µmol/l (Pitkänen, 1996), dans le nerf sciatique 0,13 µmol/l (Mayhew, Gillon & Hawthorne, 1983), et que Glut5 est un mauvais transporteur du glucose (Calder, Dimitriadis & Philip, 2007).

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